تلفیق gps و ins های کم هزینه با هدف ناوبری در شهر

امروزه با توجه به ویژگی های تکاملی سیستم تعیین موقعیت جهانی (gps) و سیستم ناوبری اینرشیال (ins)، می توان از تلفیق این دو سیستم در ناوبری شهری استفاده نمود. با تلفیق این دو سیستم می توان موقعیت وسیله نقلیه را به صورت پیوسته و قابل اطمینان تعیین نمود. در فضاهای باز و هنگام رویت بیش از چهار ماهواره، تلفیق مزدوج ضعیف با استفاده از فیلتر کالمن متداول ترین روش تلفیق می باشد. اما با کاهش ماهواره ها در فضاهای شهری می بایست از روش تلفیق مزدوج قوی استفاده نمود. در این حالت به دلیل غیر خطی شدن مدل مشاهدات از یک فیلتر غیرخطی استفاده می شود. روش قدیمی در برخورد با این گونه مسائل استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته (ekf: extended kalman filter) می باشد، که در آن مشاهدات حول مقادیر اولیه خطی می شوند. روش دیگر استفاده از فیلتر کالمن نقاط سیگما (spkf: sigma points kalman filter) بوده که در آن احتیاجی به محاسبه ژاکوبین نیست و نسبت به فیلتر کالمن توسعه یافته ساختار ساده تری دارد. اما روش جدیدتر در برخورد با این گونه مسائل استفاده از فیلتر ذره ای (pf: particle filter) بر مبنای تئوری بیز می باشد. در این پایان نامه سه فیلتر ekf، spkf و pf به روش تلفیق مزدوج قوی بر روی شبه فواصل حاصل از یک گیرنده gps مدل z-12 ساخت ashtech و داده های خام یک imu مدل laserf iii ساخت honeywell مورد استفاده قرار گرفت. نتایج بیانگر آن است که در فضای شهری فیلتر ذره ای با خطای میانگین 44 متر پس از 23 دقیقه بهترین نتایج را ارائه می دهد؛ هر چند که بار محاسباتی آن بسیار بالا می باشد. هنگامی که تعداد ماهواره ها بیش از 4 عدد است، فیلتر spkf اندازه خطا را در مقدار مشخصی ثابت نگه می دارد ولی زمانی که تعداد ماهواره ها به زیر 4 ماهواره کاهش می یابد خطاهای این فیلتر به آرامی رو به افزایش می نهند همچنین خطای میانگین این فیلتر در زمان مشابه برابر 53 متر است. فیلتر ekf نیز نتایجی مشابه فیلتر spkf ارائه می دهد که البته rms خطای موقعیت در آن نسبتاً بالاتر از spkf و برابر 57 متر است.?